氧化铝用于催化处理废水的文献分析

Posted 2023-01-11 氧化铝

篇首语：农村四月闲人少，勤学苦攻把名扬。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了氧化铝用于催化处理废水的文献分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

通过对研究者国别、主要采用的催化剂、文献年限分布、载文刊名分布、处理对象和论文合著率的统计，对利用氧化铝催化处理废水研究的63篇论文进行了详细的分析，以期能更好地了解废水处理技术的水平。
近年来，工业和生活废水的排放量不断增多，使水质污染日趋严重，直接影响到人类和其它生物的生存和发展，因而探索和选择经济适用的综合水处理模式是废水处理的研究方向。利用催化剂来处理废水是较理想的选择，而且催化处理废水的研究已相对成熟，如利用光催化氧化、纳米材料催化、光电催化等。氧化铝是催化制备中大量使用的典型氧化物载体，常见的氧化铝有α-、β-、γ-、η-、λ-等晶型。以超细氧化铝直接作为催化剂或作为载体与超细贵金属或金属氧化物构成的催化剂，用于分子聚合催化、还原或合成反应，可大大提高反应效率。但利用氧化铝或者氧化铝载体催化剂催化处理废水的研究相对较少。本文试对利用氧化铝催化处理废水的研究情况进行分析，为更好地了解废水处理技术水平提供一定数据。主要以“aluminacatalyst"、“wastewater"为关键词，在中国期刊全文数据库、ElsevierSDOL全文期刊数据库、化学文摘数据库上检索，总共查到文献66篇，其中会议论文1篇，专利2篇，正式发表的用氧化铝催化处理废水的研究论文为63篇。以下是对这些论文的详细统计与分析，主要以这63篇论文为主，内容主要包括：研究者国别、论文发表年代分布、期刊分布、合著者人数等方面，并结合废水处理情况，对利用这种方法在催化处理废水方面的研究现状和趋势作了分析。
1 研究者国别的统计与分析
分析论文研究者的国别，可以了解该研究方向的广泛性。另外，一个国家的发文量，可以了解该国家在该领域内的科研能力及影响力。以第一作者为对象，利用氧化铝催化处理废水的研究者国别如表1所示。

由表1可以看出，有15个国家的研究者进行了利用氧化铝催化处理废水的研究，说明这个课题是非常广泛的。但也可以看出，利用这种方法来处理废水的研究在世界各国中分布极不均匀。其中中国的科研人员在这方面发表的论文最多，占总量的42.9%，其它国家研究者在这方面所发表的论文均不超过5篇。出现这种情况的原因可能是因为中国是个铝业大国，铝产量丰富，对铝及铝的化合物的研究非常充分，研究成果突出。就中国而言，此27篇文章中包括了大陆的20篇，香港3篇，台湾4篇。又就中国国内的科研院所而言，分布还是比较均匀的，具体为：哈尔滨工业大学6篇(其中2005年3篇，2006年3篇)，占总文献量的9.5%；清华大学、大连理工大学、台湾成功大学、香港理工大学、同济大学、台湾嘉南药理科技大学各2篇，发表1篇的是南京理工大学、广西师范大学、吉林大学、陕西理工学院、中国石油兰州石化公司石油化工研究院、西北农林科技大学、南开大学、中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室和香港科技大学。用此种方法处理废水的研究在外国的研究分布还是比较均匀的，每个国家所发的论文均在1～5篇之间，但是涉及的国家很多，达14个。这又说明了利用氧化铝催化处理废水的研究还不深入。但也可能存在某些科研院所为了保护知识产权，对有潜在研究价值的研究成果采取暂不发表的做法的可能性。
2 主要催化剂的统计与分析
氧化铝用于催化处理废水的研究中，主要的催化剂有α-Al2O3、γ-Al2O3、用氧化铝作为载体的金属负载型催化剂、金属氧化物负载型催化剂等，其中用氧化铝作为载体的金属负载型催化剂、金属氧化物负载型催化剂是进行氧化铝处理废水研究最常用的催化剂，其主要类型如表2所示。
表2与氧化铝有关的处理废水的主要催化剂
Tab.2Maincatalystsaboutaluminaintreatingwastewater

为了提高氧化铝催化剂用于催化处理废水的效果，寻求最有效的催化剂，学者们做了很大的努力，摸索了不同的方法，不同的金属、不同的负载物质对催化效果的影响。由表2可知，国内外学者对使用金属和金属氧化物负载于氧化铝上的研究非常广泛。涉及的金属既有广泛应用于催化研究的重金属，如铜、铅、锌、铁、钴、镍，也有越来越广泛应用于催化研究的稀土金属，说明了利用氧化铝催化处理废水的研究逐渐深入。
3 文献年限分布统计与分析
分析论文的文献年限可以了解该领域的研究进展状况，也可以预测研究趋势。我们知道，利用氧化铝催化处理废水的研究是近年才发展起来的，但是这个领域的具体发展过程是怎么样的，还不清楚。为此，我们绘制了关于利用氧化铝催化处理废水的研究论文的发表年限分布统计图(见图1)。
由图1可以清楚地看到，利用氧化铝催化处理废水的研究论文虽然从1991年就开始发表了，1997年以后每年都有研究者发表相关的论文，但都没有超过5篇(2001年为5篇)。从1991到2004年，研究者对这种方法处理废水还不是很熟练，尤其是中国这个铝业大国对这种方法的研究还没有开展。到2005年后有了一个大的跨越，从2004年的4篇发展到2005年的13篇，直到2006年的24篇，这2年所发表的论文总和是2005年以前发表总和的1.4倍。原因可能有：一是研究者对利用氧化铝催化处理废水的研究越来越熟练了，也就是说这种方法越来越成熟了；二是近年来由于纺织、石油化工、轻工、食品等工业的迅速发展，废水排放量迅速增加，水污染越来越严重，直接影响到人类的生产生活和其它生物的生存发展了，因而研究出适合大量污水处理的方法迫在眉睫，而利用氧化铝催化处理废水的研究方法是比较理想的方法之一。此二者使研究者对利用氧化铝催化处理废水产生了兴趣，并在2005年后有了非常好的研究成果。

4 载文刊名的统计与分析
科研成果的主要表现形式是研究者所撰写的科研论文，而刊载科研论文的期刊则是该领域专业学术论文的主要载体形式之一。因而我们进行了关于利用氧化铝催化处理废水研究论文的载文刊名统计，列于表3。

由表3可以看出，利用氧化铝催化处理废水的研究论文主要发表在《AppliedCatalysis》、《CatalysisToday》、《Chemosphere》、《Waterresearch》、《Chemi-calengineeringjournal》、《SeparationandPurificationTechnology》、《J.ofHazardousMaterials》、《环境科学学报》、《化工进展》上，也就是说主要发表在和催化化学研究及环境科学与技术相关的期刊上。其中《AppliedCatalysis》对该领域的论文载文较多，由此可见氧化铝催化处理废水的研究主要侧重于催化作用的效果以及应用方面。
这63篇文章分别发表于29种期刊，具体分布很不均匀，多者14篇(占总文献量的22.2%)，少者1篇(只有1篇的多至19种期刊，占总文献量的30.2%)。发表3篇及以上的期刊共9种，共载文44篇，占总文献量的69.8%。这9种期刊是从事利用氧化铝催化处理废水研究的重要情报源，对该方面的研究有很大的帮助。
5 处理对象的统计与分析
关于利用氧化铝催化处理废水研究的催化处理对象如图2所示。

为一目了然，我们把处理对象分为普通有机废水、染料废水、生活饮用水及地下水、工业生产废水4种，其中普通有机废水包括含酚废水、农药废水、医药废水以及含氯废水等，染料废水包括实际染料废水和模拟染料废水。这4种处理对象的文献数分别为32篇、20篇、6篇和5篇，所占总文献量的比例分别是50.9%、31.7%、9.5%和7.9%。由此看出，普通有机废水所占的比例最大，超过了一半，这些废水的受污染途径是常见的。而染料废水所占的比例也不小，达到31.7%。这主要有2个原因，一是在纺织工业中会产生各种废水，其中以印染废水污染较为严重，其排放量约占工业废水总排放量的1/10。我国每年约有6～7亿t印染废水排入水环境中，是当前最主要的水体污染源之一，因此印染废水的综合治理已成为一个迫切需要解决的问题；二是由于实验条件限制，尤其是催化剂所需的条件非常苛刻，直接利用实际废水进行实验室研究就显得较为困难，利用一定浓度比例的染料模拟废水进行实验室研究就达到了实验简单方便，易于控制的目的，因而利用染料废水作为利用氧化铝催化处理废水研究的处理对象比较多。以生活饮用水及地下水、工业生产废水为处理对象的比例相对比较小。
6 论文合著率分析
随着社会的不断发展，各学科的互相渗透现象越来越明显，而且科研需求和实际相结合，故许多科研活动要研究者们共同完成，这就体现在论文合著情况上。利用氧化铝催化处理废水文献的合著情况如图3所示。

本文共统计了63篇相关论文，其中独著论文为3篇，占总文献量的4.8%。合著率为95.2%(分别为：作者人数为2的占22.2%，作者人数为3的占28.6%，作者人数为4的占20.6%，作者人数为5的占12.7%，作者人数为6的占11.1%)，平均合著人数为3.5人，合著率非常高。也就是说采用氧化铝催化处理废水的研究需要各部门、各学科人员的共同参与，合作完成。
7 结论
本文对开展氧化铝用于催化处理废水研究的63篇论文进行统计分析发现：开展此类研究的国家较多，也较分散；氧化铝作为载体构成的金属和非金属负载型催化剂在此类研究中应用最为广泛；2005和2006年发表的论文最多，在这2年前每年的发文量都不超过5篇；相关的论文分别发表在29种不同的期刊上，分布极不均匀，其中发表在国外期刊的论文多于国内；处理对象涵盖了生产生活中各个领域的废水，尤以普通有机废水和染料废水为多；论文合著率为95.2%，合著率非常高。
随着人类越来越意识到保护环境的必要性，越来越多地参与到保护环境的队伍中来，利用价格低廉、易得的物质(如氧化铝)来进行污水处理的方法将更加受到青睐。